JP7452668B2 - Task management device, task management method, and task management program - Google Patents

Task management device, task management method, and task management program Download PDF

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Description

本発明は、タスク管理装置、タスク管理方法、および、タスク管理プログラムに関する。 The present invention relates to a task management device, a task management method, and a task management program.

IoT(Internet of Things)、ビックデータ活用、自動運転などの技術発展と普及に伴い、データセンタでの電力消費は全世界の電力消費量の約1%を占め、今後さらに増加することが想定される。データセンタには、Intel(登録商標)やARM(Acorn RISC Machine)(登録商標)などのそれぞれ異なるCPUを搭載するサーバが混在する。
そのため、非特許文献1,2には、各サーバ上にVM(Virtual Machine)やコンテナをデプロイ(配置)するスケジューリング技術として、消費電力を抑えつつ性能要件を満たす手法が記載されている。
With the development and spread of technologies such as IoT (Internet of Things), big data utilization, and autonomous driving, power consumption at data centers accounts for approximately 1% of the world's power consumption, and is expected to increase further in the future. Ru. A data center has a mixture of servers equipped with different CPUs, such as Intel (registered trademark) and ARM (Acorn RISC Machine) (registered trademark).
Therefore, Non-Patent Documents 1 and 2 describe methods for satisfying performance requirements while suppressing power consumption as scheduling techniques for deploying (arranging) VMs (Virtual Machines) and containers on each server.

Rocha, Isabelly, et al. "HEATS: Heterogeneity-and Energy-Aware Task-based Scheduling." 2019 27th Euromicro International Conference on Parallel, Distributed and Network-Based Processing (PDP). IEEE, 2019.Rocha, Isabelly, et al. "HEATS: Heterogeneity-and Energy-Aware Task-based Scheduling." 2019 27th Euromicro International Conference on Parallel, Distributed and Network-Based Processing (PDP). IEEE, 2019. Ismaeel, Salam, Ali Miri, and Ayman Al-Khazraji. "A novel host readiness factor for energy-efficient VM consolidation in cloud data centers." 2019 8th International Conference on Modeling Simulation and Applied Optimization (ICMSAO). IEEE, 2019.Ismaeel, Salam, Ali Miri, and Ayman Al-Khazraji. "A novel host readiness factor for energy-efficient VM consolidation in cloud data centers." 2019 8th International Conference on Modeling Simulation and Applied Optimization (ICMSAO). IEEE, 2019.

発電時の二酸化炭素排出による地球環境の汚染が、世界的な問題とされている。そこで、従来の化石燃料による火力発電から、環境への影響が少ない太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる発電へのシフトが行われている。
ここで、再生可能エネルギーは季節や地域などの自然環境に依存するため、発電量が不安定である。よって、再生可能エネルギーの不安定な電力供給を前提としたスケジューリング技術が求められる。
Pollution of the global environment due to carbon dioxide emissions during power generation is considered a worldwide problem. Therefore, there is a shift from conventional thermal power generation using fossil fuels to power generation using renewable energies such as solar power generation and wind power generation, which have less impact on the environment.
Here, since renewable energy depends on the natural environment such as season and region, the amount of power generation is unstable. Therefore, there is a need for a scheduling technology that takes into account the unstable power supply of renewable energy.

しかし、非特許文献1,2などの従来のスケジューリング技術では、安定な電力供給を前提としているため、電力不足時にタスクを一時退避させるなどの不安定な電力供給システムに対応できていない。 However, conventional scheduling techniques such as those disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 are based on stable power supply, and cannot cope with unstable power supply systems such as temporary evacuation of tasks during power shortages.

そこで、本発明は、不安定な電力供給源においてもタスクを適切に配置することを主な課題とする。 Therefore, the main objective of the present invention is to appropriately allocate tasks even in an unstable power supply source.

前記課題を解決するために、本発明のタスク管理装置は、以下の特徴を有する。
本発明は、再生発電プラントである給電部の発電量からバッテリに蓄電させる電力使用量を減じた電力量をもとに、サーバ群の使用可能電力量を求める発電量収集部と、
前記サーバ群の電力使用量を求める使用量収集部と、
前記バッテリの蓄電を予備電源として使用しても、前記電力使用量に対して前記使用可能電力量が不足しているときには、不足電力分に応じて稼働中のタスクを中断するとともに、中断したタスクを稼働していたサーバを停止し、今回停止するサーバ上のタスクを、今回は停止しないサーバの集合から検索された電力効率が良いサーバにマイグレーションするタスク制御部と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a task management device of the present invention has the following features.
The present invention provides a power generation amount collection unit that calculates the usable power amount of a server group based on the power amount obtained by subtracting the amount of power used to be stored in a battery from the power generation amount of a power supply unit that is a regenerative power generation plant;
a usage collection unit that calculates the power usage of the server group;
Even if the stored power of the battery is used as a backup power source, if the available power amount is insufficient for the amount of power used, the currently running task is interrupted according to the amount of power shortage, and the interrupted task is and a task control unit that stops the server that was running the server and migrates the task on the server that is currently being stopped to a more power efficient server that is searched from a set of servers that will not be stopped this time. .

本発明によれば、不安定な電力供給源においてもタスクを適切に配置することができる。 According to the present invention, tasks can be appropriately allocated even in an unstable power supply source.

本実施形態に係わるタスク処理システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a task processing system according to the present embodiment. 本実施形態に係わるコントローラのハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a controller according to the present embodiment. 本実施形態に係わるコントローラの処理を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing processing of a controller according to the present embodiment. 本実施形態に係わる使用可能電力量と電力使用量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the amount of available power and the amount of power used according to the present embodiment. 本実施形態に係わるサーバ群に初期配置されたタスクの一例を示すテーブルである。3 is a table showing an example of tasks initially arranged in a server group according to the present embodiment. 本実施形態に係わる分類3において不足電力量が100[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。It is a table showing what to do when the power shortage is 100 [Wh] in classification 3 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる分類3において不足電力量が150[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。It is a table showing what to do when the power shortage is 150 [Wh] in classification 3 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる分類3において不足電力量が200[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。It is a table showing what to do when the power shortage is 200 [Wh] in classification 3 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる図8の状態から、使用可能電力量が回復して分類1の電力余剰状態になった場合の対処後を示すテーブルである。9 is a table showing what to do when the available power recovers from the state shown in FIG. 8 according to the present embodiment, resulting in a classification 1 power surplus state.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、タスク処理システム100の構成図である。
タスク処理システム100は、データセンタ1と、そのデータセンタ1に給電する再生発電プラント(給電部)3とを有する。再生発電プラント3は、太陽光発電、風力発電などの再生可能エネルギーによる発電を行う施設または設備である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a task processing system 100.
The task processing system 100 includes a data center 1 and a regenerative power generation plant (power supply unit) 3 that supplies power to the data center 1. The renewable power generation plant 3 is a facility or equipment that generates power using renewable energy such as solar power generation and wind power generation.

データセンタ1は、タスクを処理するサーバ群21と、再生発電プラント3の停電時などにサーバ群21に給電するバッテリ22と、サーバ群21を構成する各サーバに各タスクを割り当てるコントローラ(タスク管理装置)10とを有する。タスクとは、サービスを提供するために動作するソフトウェアの処理単位である。例えば、サーバ上で動作するVM(Virtual Machine)やコンテナは、タスクの一例である。
サーバ群21は、各タスクを割り当てる先のサーバの集合であり、各サーバは他サーバと異種のサーバであってもよい。異種のサーバとは、装置の構成要素であるCPU、メモリ、ストレージなどのハードウェア資源が他のサーバと異なることである。
The data center 1 includes a server group 21 that processes tasks, a battery 22 that supplies power to the server group 21 in the event of a power outage in the regenerative power generation plant 3, and a controller (task management) that assigns each task to each server constituting the server group 21. Apparatus) 10. A task is a processing unit of software that operates to provide a service. For example, a VM (Virtual Machine) or container running on a server is an example of a task.
The server group 21 is a set of servers to which each task is assigned, and each server may be a different type of server than other servers. A heterogeneous server is one in which hardware resources such as CPU, memory, storage, etc., which are the components of the device, are different from other servers.

コントローラ10は、配置計算部11と、タスク格納部12と、使用量収集部13と、タスク制御部14と、発電量収集部15とを有する。
使用量収集部13は、サーバ群21の稼働中のサーバごとのリソース(電力)使用量を統計情報として収集する。また、使用量収集部13は、各サーバのリソース総量からリソース使用量を減算することで、各サーバのリソース空き容量も計算する。
配置計算部11は、使用量収集部13が求めた各サーバのリソース空き容量をもとに、サービス開始時にサーバ群21のどのサーバにどのタスクをデプロイ(予約)すれば最適な配置になるかをスケジューリングする。
タスク格納部12には、配置計算部11が配置対象とするタスクのデータが格納される。
The controller 10 includes a placement calculation section 11 , a task storage section 12 , a usage amount collection section 13 , a task control section 14 , and a power generation amount collection section 15 .
The usage collection unit 13 collects the resource (power) usage of each operating server in the server group 21 as statistical information. The usage collection unit 13 also calculates the free resource capacity of each server by subtracting the resource usage from the total resource amount of each server.
The placement calculation unit 11 determines which task should be deployed (reserved) on which server of the server group 21 at the time of service start to achieve optimal placement, based on the resource free capacity of each server determined by the usage amount collection unit 13. to schedule.
The task storage unit 12 stores data on tasks to be placed by the placement calculation unit 11.

発電量収集部15は、再生発電プラント3の発電量を常時監視し、その結果を統計情報として収集する。
タスク制御部14は、収集された電力使用量と発電量とから、タスクの処理のために使用可能な電力量を求める。そして、タスク制御部14は、使用可能な電力量(または発電量の変化)に応じて、タスクの配置状況やサーバの稼働状況を適宜変更する。
例えば、タスク制御部14は、使用可能な電力量が減少したときには、不足電力分に応じて優先度の低いタスクおよびそのタスクを稼働していたサーバを停止する。一方、タスク制御部14は、使用可能な電力量が増加したときには、優先度の高いタスクに加えて、優先度の低いタスクもサーバ上で稼働させる。
The power generation amount collection unit 15 constantly monitors the power generation amount of the regenerative power generation plant 3 and collects the results as statistical information.
The task control unit 14 determines the amount of power available for processing the task from the collected amount of power usage and amount of power generation. Then, the task control unit 14 appropriately changes the arrangement of tasks and the operating status of the server according to the amount of available power (or changes in the amount of power generation).
For example, when the amount of available power decreases, the task control unit 14 stops a low-priority task and the server that was running the task in accordance with the power shortage. On the other hand, when the amount of available power increases, the task control unit 14 causes tasks with low priority to operate on the server in addition to tasks with high priority.

図2は、コントローラ10のハードウェア構成図である。
コントローラ10は、CPU901と、RAM902と、ROM903と、HDD904と、通信I/F905と、入出力I/F906と、メディアI/F907とを有するコンピュータ900として構成される。
通信I/F905は、外部の通信装置915と接続される。入出力I/F906は、入出力装置916と接続される。メディアI/F907は、記録媒体917からデータを読み書きする。さらに、CPU901は、RAM902に読み込んだプログラム(アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる)を実行することにより、各処理部を制御する。そして、このプログラムは、通信回線を介して配布したり、CD-ROM等の記録媒体917に記録して配布したりすることも可能である。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the controller 10.
The controller 10 is configured as a computer 900 having a CPU 901, a RAM 902, a ROM 903, an HDD 904, a communication I/F 905, an input/output I/F 906, and a media I/F 907.
Communication I/F 905 is connected to external communication device 915. The input/output I/F 906 is connected to the input/output device 916. The media I/F 907 reads and writes data from the recording medium 917. Further, the CPU 901 controls each processing unit by executing a program (also called an application or an abbreviation thereof) read into the RAM 902 . This program can also be distributed via a communication line or recorded on a recording medium 917 such as a CD-ROM.

図3は、コントローラ10の処理を示すフローチャートである。
タスク制御部14は、データセンタ1のサーバ群21の各サーバで動作させるタスクを予約する(S101)。これにより、タスク格納部12内の未配置タスク(予約タスク)を予約時刻(サービス開始時刻)にデプロイ可能とする。
現在時刻が予約時刻になったら、使用量収集部13は、各サーバのリソース空き容量を確認する(S102)。タスク制御部14は、確認したリソース空き容量に余裕があるサーバを、タスクの追加先の候補サーバとする。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the controller 10.
The task control unit 14 reserves a task to be operated on each server of the server group 21 of the data center 1 (S101). This allows unplaced tasks (reserved tasks) in the task storage unit 12 to be deployed at the reserved time (service start time).
When the current time reaches the reservation time, the usage collection unit 13 checks the available resource capacity of each server (S102). The task control unit 14 selects the confirmed server with sufficient resource free capacity as a candidate server to which the task will be added.

配置計算部11は、候補サーバのリソース空き容量に適した予約タスクの配置を計算する(S103)。このS103の計算において、配置計算部11は、線形回帰、ニューラルネットなどによるアプローチを用いた最適配置探索技術を適用してもよい。
タスク制御部14は、S103の計算結果を基に、予約タスクを配置先のサーバへデプロイする(S104)。
以上、S101~S104の処理により、タスクの初期配置が完了した。しかし、再生発電プラント3の発電量は時々刻々と変化するため、以下S110からは発電量収集部15が監視する発電量に応じてタスクの配置を最適化する処理を説明する。
The placement calculation unit 11 calculates the placement of reserved tasks suitable for the available resource capacity of the candidate server (S103). In the calculation at S103, the placement calculation unit 11 may apply an optimal placement search technique using an approach using linear regression, a neural network, or the like.
The task control unit 14 deploys the reserved task to the destination server based on the calculation result of S103 (S104).
As described above, the initial arrangement of tasks has been completed through the processes of S101 to S104. However, since the power generation amount of the regenerative power generation plant 3 changes from time to time, a process for optimizing the arrangement of tasks according to the power generation amount monitored by the power generation amount collection unit 15 will be described from S110 onwards.

タスク制御部14は、発電量収集部15が収集した再生発電プラント3の発電量から、例えば、以下の式によりサーバ群21がタスクの処理のために使用可能な電力量(以下、「使用可能電力量」)を求める。
(使用可能電力量)=(再生発電プラント3の発電量)-(コントローラ10など、サーバ群21以外のデータセンタ1の設備の電力使用量)-(バッテリ22に蓄電させる電力使用量)
The task control unit 14 determines the amount of power that can be used by the server group 21 for task processing (hereinafter referred to as “usable power amount”) based on the power generation amount of the renewable power generation plant 3 collected by the power generation amount collection unit 15, for example, using the following formula. ``Electric energy'').
(Amount of available power) = (Amount of power generated by the renewable power generation plant 3) - (Amount of power used by equipment in the data center 1 other than the server group 21, such as the controller 10) - (Amount of power used to be stored in the battery 22)

次に、タスク制御部14は、計算した使用可能電力量と、使用量収集部13が収集したサーバ群21の電力使用量とを比較することで、現在の給電状況を以下のように分類する(S110)。
(分類1)使用可能電力量≫電力使用量の場合は、「電力余剰」と判定し、S121に処理を進める。
(分類2)使用可能電力量≒電力使用量の場合は、「バランス良」と判定し、S131に処理を進める。
(分類3)使用可能電力量≪電力使用量の場合は、「電力不足」と判定し、S141に処理を進める。
なお、サーバ群21の電力使用量は、各サーバの稼働時に必要な電力量の統計値(全サーバの電力量の総和)であり、例えば、平均値、最頻値、または、最低値として計測される。また、分類3で使用可能電力量≪電力使用量(=最低値)の場合は、とくに電力不足が深刻なので、バッテリ22の蓄電を予備電源として使用することが望ましい。
Next, the task control unit 14 classifies the current power supply status as follows by comparing the calculated available power amount with the power usage amount of the server group 21 collected by the usage amount collection unit 13. (S110).
(Category 1) If available power≫power consumption, it is determined that there is a “surplus power” and the process proceeds to S121.
(Category 2) If the amount of available power≈the amount of power used, it is determined that the balance is good, and the process proceeds to S131.
(Category 3) If available power << power usage, it is determined that there is a "power shortage" and the process proceeds to S141.
Note that the power consumption of the server group 21 is a statistical value of the power amount required when each server is operating (the sum of the power amount of all servers), and may be measured as an average value, mode, or minimum value, for example. be done. Further, in the case of the usable power amount << the power usage amount (=minimum value) in category 3, the power shortage is especially serious, so it is desirable to use the stored power of the battery 22 as a backup power source.

図4は、使用可能電力量と電力使用量との関係を示すグラフである。横軸は使用可能電力量であり、右に進むほど値が大きくなる。また、サーバ群21の電力使用量の平均値をグラフ上のV2とする。
使用可能電力量がV3以上の場合、V2を大きく上回っているので、タスク制御部14は、分類1の「電力余剰」と判定する。
使用可能電力量がV1以上V3未満の場合、V2からの過不足は少ないので、タスク制御部14は、分類2の「バランス良」と判定する。
使用可能電力量がV1未満の場合、V2を大きく下回っているので、タスク制御部14は、分類3の「電力不足」と判定する。
ここで、V2を基準とした閾値(V3-V2)および閾値(V2-V1)は、それぞれサーバ群21の電力使用量の平均値の分散から計算され、閾値(V2-V1)>閾値(V3-V2)である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between available power amount and power usage amount. The horizontal axis is the amount of available power, and the value increases as you move to the right. Further, the average value of the power consumption of the server group 21 is assumed to be V2 on the graph.
If the available power amount is equal to or higher than V3, it greatly exceeds V2, so the task control unit 14 determines it to be a category 1 "power surplus."
If the available power amount is V1 or more and less than V3, there is little excess or deficiency from V2, so the task control unit 14 determines that it is classified as "well-balanced" in category 2.
If the available power amount is less than V1, it is significantly less than V2, so the task control unit 14 determines it to be a category 3 "power shortage."
Here, the threshold value (V3-V2) and the threshold value (V2-V1) based on V2 are respectively calculated from the variance of the average power usage of the server group 21, and the threshold value (V2-V1)>threshold value (V3 -V2).

以下、図3に戻り、各分類に応じてタスク制御部14がタスクの配置状況やサーバの稼働状況を適宜変更する処理を具体的に説明する。
(分類3)「電力不足」の処理について説明する。
タスク制御部14は、不足電力分(=電力使用量-使用可能電力量)に応じたタスクのサービスを中断し、その中断したタスクの現在状態をスナップショット化してタスク格納部12で一時的に保管する(S141)。これにより、中断したタスクを動作させていたサーバを停止しても、タスクの現在状態が失われずに済む。
Hereinafter, returning to FIG. 3, a process in which the task control unit 14 appropriately changes the arrangement status of tasks and the operating status of servers according to each classification will be specifically described.
(Category 3) Processing for “power shortage” will be explained.
The task control unit 14 suspends the service of the task according to the amount of power shortage (=power usage amount - available power amount), creates a snapshot of the current state of the suspended task, and temporarily saves the current state of the suspended task in the task storage unit 12. Store it (S141). As a result, even if the server that was running the interrupted task is stopped, the current state of the task is not lost.

そして、タスク制御部14は、S141のタスク中断処理によって、稼働するタスクが無くなったサーバを停止することで、電力使用量を削減し、「電力不足」状態を改善させる(S142)。S142のサーバを停止する処理は、電源をオフにする処理に限定されず、スリープ状態への移行などの電力使用量を削減する処理にしてもよい。そして、タスク制御部14は、処理をS110に戻す。
ここで、タスク制御部14は、どのタスクをS141の中断対象とし、どのサーバをS142の停止対象とするかは、図5以降の具体例で明らかにする。
Then, the task control unit 14 reduces the amount of power used and improves the "power shortage" state by stopping the server for which there are no running tasks through the task interruption process in S141 (S142). The process of stopping the server in S142 is not limited to the process of turning off the power, but may be a process of reducing power usage such as transitioning to a sleep state. Then, the task control unit 14 returns the process to S110.
Here, the task control unit 14 will clarify which task is to be interrupted in S141 and which server is to be stopped in S142 in the specific example shown in FIG. 5 and thereafter.

(分類1)「電力余剰」の処理について説明する。
タスク制御部14は、S142の処理を実行したことにより停止中のサーバを再起動する(S121)。これにより、再起動したサーバ上にタスクがデプロイ可能になる。そして、タスク制御部14は、S141の処理を実行したことにより中断しているタスクをタスク格納部12から読み取り、S121で再起動したサーバ上で稼働するようにタスクの再予約を行う(S122)。
再予約の実行時刻になったら、タスク格納部12からは再予約したタスクが読み取られて、サーバ上にデプロイされる。これにより、デプロイされたタスクはタスク格納部12から削除される。そして、タスク制御部14は、処理をS102に戻す。
(Category 1) Processing of "surplus power" will be explained.
The task control unit 14 restarts the stopped server by executing the process of S142 (S121). This allows the task to be deployed on the restarted server. Then, the task control unit 14 reads from the task storage unit 12 the task that has been suspended due to the execution of the process in S141, and reschedules the task to run on the server restarted in S121 (S122). .
When the rescheduled execution time comes, the rescheduled task is read from the task storage unit 12 and deployed on the server. As a result, the deployed task is deleted from the task storage unit 12. Then, the task control unit 14 returns the process to S102.

(分類2)「バランス良」の処理について説明する。なお、「バランス良」であるときは電力量の過不足が少ないので、タスクの配置状況やサーバの稼働状況を緊急に変更する必要がない。よって、タスク制御部14は、以下のS131~S133で説明するタスク配置の最適化処理を省略してもよい。 (Category 2) “Good balance” processing will be explained. Note that when the balance is good, there is little excess or deficiency in the amount of electric power, so there is no need to urgently change the arrangement of tasks or the operational status of the server. Therefore, the task control unit 14 may omit the task placement optimization processing described in S131 to S133 below.

配置計算部11は、候補サーバのリソース空き容量に適したタスクの配置を計算する(S131)。なお、S103とS131とで、タスクの最適配置を探索する処理は共通である。一方、S103では未配置の予約タスクを対象に配置先のサーバを決定していたが、S131では配置済のタスクをマイグレーション(移動)対象の移動タスクとし、その移動先のサーバを決定する。
タスク制御部14は、移動元サーバで稼働中の移動タスクを中断してタスク格納部12に退避する(S132)。そして、タスク制御部14は、退避中の移動タスクをタスク格納部12から読み取り、移動先サーバで稼働するように移動タスクを再予約する(S133)。そして、タスク制御部14は、処理をS104に戻す。
The placement calculation unit 11 calculates a task placement suitable for the available resource capacity of the candidate server (S131). Note that the process of searching for the optimal placement of tasks is common in S103 and S131. On the other hand, in S103, a destination server is determined for a reserved task that has not yet been placed, but in S131, a task that has been placed is set as a migration task to be migrated (moved), and a destination server is determined.
The task control unit 14 interrupts the migration task running on the migration source server and saves it to the task storage unit 12 (S132). Then, the task control unit 14 reads the moving task being evacuated from the task storage unit 12, and re-reserves the moving task to operate on the destination server (S133). Then, the task control unit 14 returns the process to S104.

以下、図5~図9を参照して、タスクの配置状況およびサーバの稼働状況を具体的に説明する。
図5は、サーバ群21に初期配置されたタスクの一例を示すテーブルである。このテーブルは、サーバごとに、現在配置されているタスクと、そのタスクの優先度と、そのタスクの優先度に応じたサーバの優先度と、サーバの消費電力とを対応付ける。
なお、サーバの消費電力として収集可能な電力は、アイドル時の消費電力と、各タスクの処理に伴う消費電力との総和である。また、タスクの優先度もサーバの優先度も、数値が大きいほど優先され、電力不足の時でも重要なタスクやサーバとして停止されづらくなる。
Hereinafter, the arrangement status of tasks and the operating status of the server will be specifically explained with reference to FIGS. 5 to 9.
FIG. 5 is a table showing an example of tasks initially placed in the server group 21. As shown in FIG. This table associates, for each server, the currently placed task, the priority of the task, the priority of the server according to the priority of the task, and the power consumption of the server.
Note that the power that can be collected as power consumption of the server is the sum of power consumption during idle time and power consumption associated with processing of each task. In addition, for both task priority and server priority, the larger the numerical value, the higher the priority, and the harder it is for important tasks or servers to be stopped even in the event of a power shortage.

例えば、サーバP1は、優先度=7(最高)のタスクT1が稼働しており、その消費電力はサーバ全体で200[Wh]である。一方、サーバP3は、優先度=4のタスクT2と、優先度=6のタスクT3とが稼働しており、その消費電力はサーバ全体で300[Wh]である。また、サーバP2はどのタスクも稼働していないが、サーバ自身は電源オンであり、消費電力は100[Wh]である。
つまり、サーバP1~P3の消費電力は高いので(100以上)、処理能力は高いものの電力効率は劣る。サーバP4~P6の消費電力は低いので(50以下)、処理能力は低いものの電力効率は良い。
For example, in the server P1, a task T1 with priority=7 (highest) is running, and the power consumption of the entire server is 200 [Wh]. On the other hand, in the server P3, task T2 with priority=4 and task T3 with priority=6 are operating, and the power consumption of the entire server is 300 [Wh]. Furthermore, although server P2 is not running any tasks, the server itself is powered on and its power consumption is 100 [Wh].
In other words, the power consumption of servers P1 to P3 is high (more than 100), so although their processing capacity is high, their power efficiency is poor. The power consumption of servers P4 to P6 is low (less than 50), so although their processing capacity is low, their power efficiency is good.

まず、タスク制御部14は、各サーバ上で稼働するタスクの優先度を計算する。例えば、優先度を計算するための入力パラメータとして、以下のものを1つまたは組み合わせて使用できる。
・タスク(サービス)の利用率を示す入力パラメータ。例えばサーバのCPU利用率またはサーバのメモリ利用率が高いほど、タスク優先度も高くなる。
・タスク(サービス)に求められる要件から推測される緊急度を示す入力パラメータ。例えば、要求される応答時間やリアルタイム処理性が厳しいほど、タスク優先度も高くなる。
First, the task control unit 14 calculates the priority of tasks running on each server. For example, one or a combination of the following can be used as input parameters for calculating priorities:
- Input parameter indicating the usage rate of the task (service). For example, the higher the server's CPU usage rate or the server's memory usage rate, the higher the task priority.
- Input parameter indicating the degree of urgency inferred from the requirements for the task (service). For example, the more severe the required response time and real-time processing performance, the higher the task priority.

そして、タスク制御部14は、各サーバ上で稼働するタスクの優先度の最高値を取得し、その最高値が大きい順に高いサーバ優先度を付与する。例えば、サーバP3のタスクの優先度の最高値はMAX(4,6)=6であるので、サーバP1(タスク優先度=7)のサーバ優先度=6に次ぐサーバ優先度=5が付与される。 Then, the task control unit 14 obtains the highest priority value of the tasks running on each server, and assigns higher priorities to the servers in descending order of the highest value. For example, the highest task priority for server P3 is MAX(4,6)=6, so server priority = 5 is given next to server P1 (task priority = 7), which has server priority = 6. Ru.

図6は、分類3において不足電力量が100[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。
図6のテーブルは、図5のテーブルと同じ形式であり、最右列に説明用の「変更」列を追加した。この変更列は、図5の状態からの変更内容を示す。
タスク制御部14は、サーバ優先度が低い順に、不足電力量相当になるまでサーバの消費電力を加算する。図5の例では、最低のサーバ優先度=1のサーバP2は消費電力=100なので、タスク制御部14はサーバP2だけを停止すればよい。
タスク制御部14は、停止するサーバP2上のタスクをタスク格納部12で一時的に保管するが(S141)、今回はサーバP2上のタスクは存在しないので、S141の処理は省略される。そして、タスク制御部14は、サーバP2を停止することで、電力使用量を不足電力量100[Wh]の分だけ削減する(S142)。
FIG. 6 is a table showing what to do when the power shortage is 100 [Wh] in classification 3.
The table in FIG. 6 has the same format as the table in FIG. 5, with an explanatory "change" column added to the rightmost column. This change column shows the contents of changes from the state of FIG. 5.
The task control unit 14 adds the power consumption of the servers in descending order of server priority until the power consumption corresponds to the power shortage. In the example of FIG. 5, the power consumption of the server P2 with the lowest server priority=1 is 100, so the task control unit 14 only needs to stop the server P2.
The task control unit 14 temporarily stores the task on the server P2 to be stopped in the task storage unit 12 (S141), but since there is no task on the server P2 this time, the process of S141 is omitted. Then, the task control unit 14 reduces the power consumption by the power shortage of 100 [Wh] by stopping the server P2 (S142).

図7は、分類3において不足電力量が150[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。
タスク制御部14は、サーバ優先度が低い順に、不足電力量相当になるまでサーバの消費電力を加算する。図5の例では、サーバ優先度が下位3つのサーバP2,P6,P4の消費電力の合計が160[Wh]なので、タスク制御部14はこの3台のサーバを停止対象とする。
FIG. 7 is a table showing what to do when the power shortage is 150 [Wh] in classification 3.
The task control unit 14 adds the power consumption of the servers in descending order of server priority until the power consumption corresponds to the power shortage. In the example of FIG. 5, the total power consumption of the three servers P2, P6, and P4 with lower server priorities is 160 [Wh], so the task control unit 14 targets these three servers to be stopped.

タスク制御部14は、停止するサーバP6上のタスクT7をタスク格納部12で一時的に保管する(S141)。同様に、タスク制御部14は、停止するサーバP4上のタスクT4もタスク格納部12で一時的に保管してもよいが、以下のようにタスク置き換え処理をしてもよい。
(手順1)今回は停止非対象のサーバを検索する。ここでは、消費電力が少なく電力効率が良いサーバP5が検索された。
(手順2)サーバP5上で稼働中のタスク(稼働タスク)のうち、置き換え対象のタスクT4よりも低いタスク優先度のタスクT6を発見する。
(手順3)サーバP5上のタスクT6をタスク格納部12で一時的に保管した後、タスクT4をサーバP5にマイグレーション(移動)する。このタスクT6,T4間の置き換え処理により、サーバP5の消費電力が50からX分だけ微増するが、この微増はサーバ自体の消費電力よりも極めて小さいとして以下の消費電力の計算では無視している。
The task control unit 14 temporarily stores the task T7 on the server P6 to be stopped in the task storage unit 12 (S141). Similarly, the task control unit 14 may temporarily store the task T4 on the server P4 to be stopped in the task storage unit 12, but may also perform task replacement processing as described below.
(Step 1) This time, search for servers that are not subject to termination. Here, server P5, which has low power consumption and high power efficiency, was searched.
(Step 2) Among the tasks running on the server P5 (active tasks), a task T6 having a lower task priority than the task T4 to be replaced is found.
(Step 3) After temporarily storing task T6 on server P5 in task storage unit 12, task T4 is migrated (moved) to server P5. Due to this replacement process between tasks T6 and T4, the power consumption of server P5 will slightly increase by X from 50, but this slight increase is ignored in the following power consumption calculations as it is extremely smaller than the power consumption of the server itself. .

なお、本明細書では、1台のサーバあたり同時に2つのタスクまで稼働する前提なので、手順3でタスクT6を退避する処理を先に行うことで、サーバP5上のタスクの空きを1枠分用意した。一方、手順1として処理性能を重視してサーバP1を選択すれば、もともとサーバP1にはタスクの空きが1枠分あるので、他タスクを退避しなくても済む。
そして、タスク制御部14は、稼働タスクが無くなったサーバP2,P6,P4を停止することで、電力使用量を不足電力量160[Wh]の分だけ削減する(S142)。
In addition, in this specification, it is assumed that up to two tasks can be operated at the same time per server, so by performing the process of saving task T6 in step 3 first, one free space for tasks on server P5 is prepared. did. On the other hand, if server P1 is selected with emphasis on processing performance in step 1, server P1 already has one empty task slot, so there is no need to save other tasks.
The task control unit 14 then stops the servers P2, P6, and P4 for which there are no active tasks, thereby reducing the amount of power used by the power shortage of 160 [Wh] (S142).

図8は、分類3において不足電力量が200[Wh]の場合の対処後を示すテーブルである。
タスク制御部14は、サーバ優先度が低い順に、不足電力量相当になるまでサーバの消費電力を加算する。図5の例では、サーバ優先度が下位4つのサーバP2,P6,P4,P5の消費電力の合計が210[Wh]なので、タスク制御部14はこの4台のサーバを停止対象とする。
FIG. 8 is a table showing what to do when the power shortage is 200 [Wh] in classification 3.
The task control unit 14 adds the power consumption of the servers in descending order of server priority until the power consumption corresponds to the power shortage. In the example of FIG. 5, the total power consumption of the four servers P2, P6, P4, and P5 with lower server priorities is 210 [Wh], so the task control unit 14 targets these four servers to be stopped.

タスク制御部14は、以下の各稼働タスクをタスク格納部12で一時的に保管する(S141)。
・停止するサーバP6上のタスクT7
・停止するサーバP4上のタスクT4
・停止するサーバP5上のタスクT5,T6
その後、タスク制御部14は、タスク格納部12で保管中のタスク群のうちの最高のタスク優先度のタスクT5を、タスクの空きが1枠分あるサーバP1に移動する。これにより、サーバP5の消費電力が200からY分だけ微増する。
そして、タスク制御部14は、稼働タスクが無くなったサーバP2,P6,P4,P5を停止することで、電力使用量を不足電力量210[Wh]の分だけ削減する(S142)。
The task control unit 14 temporarily stores the following active tasks in the task storage unit 12 (S141).
・Task T7 on server P6 to be stopped
・Task T4 on server P4 to be stopped
・Tasks T5 and T6 on server P5 to be stopped
Thereafter, the task control unit 14 moves the task T5 having the highest task priority among the task groups stored in the task storage unit 12 to the server P1 that has one vacant task slot. As a result, the power consumption of server P5 slightly increases from 200 by Y.
The task control unit 14 then stops the servers P2, P6, P4, and P5 for which there are no active tasks, thereby reducing power consumption by the power shortage of 210 [Wh] (S142).

図9は、図8の状態から、使用可能電力量が回復して分類1の電力余剰状態になった場合の対処後を示すテーブルである。
タスク制御部14は、停止中のサーバP5を再起動する(S121)。そして、タスク制御部14は、中断しているタスクT4,T6,T7のうちのタスク優先度が高いタスクT4,T6をタスク格納部12から読み取り、サーバP5上で稼働するようにタスクの再予約を行う(S122)。これにより、使用可能電力量に応じて稼働タスクを適切に増加できる。
FIG. 9 is a table showing what to do when the available power recovers from the state shown in FIG. 8 and the power surplus state of classification 1 occurs.
The task control unit 14 restarts the stopped server P5 (S121). Then, the task control unit 14 reads tasks T4 and T6 with higher task priority among the suspended tasks T4, T6, and T7 from the task storage unit 12, and re-reserves the tasks to run on the server P5. (S122). Thereby, the number of operating tasks can be increased appropriately according to the amount of available power.

[効果]
本発明のコントローラ(タスク管理装置)10は、
再生発電プラント(給電部)3の発電量からサーバ群21の使用可能電力量を求める発電量収集部15と、
サーバ群21の電力使用量を求める使用量収集部13と、
電力使用量に対して使用可能電力量が不足しているときには、不足電力分に応じて稼働中のタスクを中断するとともに、中断したタスクを稼働していたサーバを停止するタスク制御部14と、を有する。
[effect]
The controller (task management device) 10 of the present invention includes:
a power generation amount collection unit 15 that calculates the usable power amount of the server group 21 from the power generation amount of the renewable power generation plant (power supply unit) 3;
a usage collection unit 13 that calculates the power usage of the server group 21;
a task control unit 14 that suspends the running task according to the amount of power shortage when the amount of available power is insufficient relative to the amount of power used, and stops the server that was running the suspended task; has.

これにより、不安定な電力供給源においてもタスクを適切に配置することができる。例えば不安定な電力供給源として再生発電プラント3を用いることで、二酸化炭素の排出削減効果により地球環境問題の改善に貢献できる。また、再生発電プラント3に限らず、通常運用では安定的な電力供給源を用いた場合でも、停電などの災害時にサービス提供を継続できる。 Thereby, tasks can be appropriately allocated even in an unstable power supply source. For example, by using the regenerative power generation plant 3 as an unstable power supply source, it is possible to contribute to the improvement of global environmental problems by reducing carbon dioxide emissions. Further, even when using not only the regenerative power generation plant 3 but also a stable power supply source during normal operation, service provision can be continued in the event of a disaster such as a power outage.

タスク制御部14は、サーバ群21で稼働する各タスクの優先度を所定の入力パラメータを用いて計算するとともに、そのタスクの優先度からタスクを稼働させるサーバ群21の各サーバの優先度を計算し、優先度が低いサーバから順に停止するサーバとして選択する。 The task control unit 14 calculates the priority of each task running in the server group 21 using predetermined input parameters, and also calculates the priority of each server in the server group 21 running the task from the priority of the task. Then, select the servers to be stopped in order of priority.

これにより、電力不足時でも優先度の高いタスクを残して稼働を継続できる。 This allows high-priority tasks to continue operating even when there is a power shortage.

タスク制御部14は、今回停止するサーバ上のタスクを、今回は停止しないサーバにマイグレーションする。 The task control unit 14 migrates the task on the server that will be stopped this time to the server that will not be stopped this time.

これにより、マイグレーションするタスクのサービス中断期間を短縮できる。 This makes it possible to shorten the service interruption period for tasks to be migrated.

タスク制御部14は、今回停止するサーバ上のタスクを中断した時点のスナップショットを、タスク格納部12に退避する。 The task control unit 14 saves, in the task storage unit 12, a snapshot at the time when the task on the server to be stopped this time is interrupted.

これにより、中断したタスクも現在状態が保存されるため、今までの計算結果を破棄せずに済む。 This saves the current state of the interrupted task, so there is no need to discard previous calculation results.

タスク制御部14は、電力使用量に対して使用可能電力量が回復したときには、停止していたサーバを再起動し、タスク格納部12に退避していたタスクを再起動したサーバ上に再配置する。 When the amount of available power recovers relative to the amount of power used, the task control unit 14 restarts the stopped server and relocates the tasks that had been saved in the task storage unit 12 to the restarted server. do.

これにより、使用可能電力量に応じて適切な負荷のタスクを稼働でき、リソースの利用効率が向上する。 This allows tasks with an appropriate load to be run according to the amount of available power, improving resource utilization efficiency.

1 データセンタ
3 再生発電プラント(給電部)
10 コントローラ(タスク管理装置)
11 配置計算部
12 タスク格納部
13 使用量収集部
14 タスク制御部
15 発電量収集部
21 サーバ群
22 バッテリ
100 タスク処理システム
1 Data center 3 Regenerative power plant (power supply section)
10 Controller (task management device)
11 Placement calculation unit 12 Task storage unit 13 Usage amount collection unit 14 Task control unit 15 Power generation amount collection unit 21 Server group 22 Battery 100 Task processing system

Claims (6)

再生発電プラントである給電部の発電量からバッテリに蓄電させる電力使用量を減じた電力量をもとに、サーバ群の使用可能電力量を求める発電量収集部と、
前記サーバ群の電力使用量を求める使用量収集部と、
前記バッテリの蓄電を予備電源として使用しても、前記電力使用量に対して前記使用可能電力量が不足しているときには、不足電力分に応じて稼働中のタスクを中断するとともに、中断したタスクを稼働していたサーバを停止し、今回停止するサーバ上のタスクを、今回は停止しないサーバの集合から検索された電力効率が良いサーバにマイグレーションするタスク制御部と、を有することを特徴とする
タスク管理装置。
a power generation amount collection unit that calculates the usable power amount of the server group based on the power amount obtained by subtracting the amount of power used to be stored in the battery from the power generation amount of the power supply unit, which is a regenerative power generation plant;
a usage collection unit that calculates the power usage of the server group;
Even if the stored power of the battery is used as a backup power source, if the available power amount is insufficient for the amount of power used, the currently running task is interrupted according to the amount of power shortage, and the interrupted task is and a task control unit that stops the server that was running the server and migrates the task on the server that is currently being stopped to a more power efficient server that is searched from a set of servers that will not be stopped this time. Task management device.
前記タスク制御部は、前記サーバ群で稼働する各タスクの優先度を所定の入力パラメータを用いて計算するとともに、そのタスクの優先度からタスクを稼働させる前記サーバ群の各サーバの優先度を計算し、優先度が低いサーバから順に停止するサーバとして選択することを特徴とする
請求項1に記載のタスク管理装置。
The task control unit calculates the priority of each task running in the server group using predetermined input parameters, and calculates the priority of each server in the server group running the task from the priority of the task. The task management device according to claim 1, wherein servers are selected to be stopped in order of priority.
前記タスク制御部は、前記電力効率が良いサーバ上の今回マイグレーションするタスクよりも優先度の低いタスクを中断した時点のスナップショットを、タスク格納部に退避することを特徴とする
請求項1に記載のタスク管理装置。
2. The task control unit saves, in the task storage unit, a snapshot taken at the time when a task on the power-efficient server that has a lower priority than the current task to be migrated is interrupted. task management device.
前記タスク制御部は、前記電力使用量に対して前記使用可能電力量が回復したときには、停止していたサーバを再起動し、前記タスク格納部に退避していたタスクを再起動したサーバ上に再配置することを特徴とする
請求項3に記載のタスク管理装置。
The task control unit restarts the stopped server when the available power amount recovers with respect to the power usage amount, and transfers the task saved in the task storage unit to the restarted server. The task management device according to claim 3, wherein the task management device performs rearrangement.
タスク管理装置は、発電量収集部と、使用量収集部と、タスク制御部と、を有しており、
前記発電量収集部は、再生発電プラントである給電部の発電量からバッテリに蓄電させる電力使用量を減じた電力量をもとに、サーバ群の使用可能電力量を求め、
前記使用量収集部は、前記サーバ群の電力使用量を求め、
前記タスク制御部は、前記バッテリの蓄電を予備電源として使用しても、前記電力使用量に対して前記使用可能電力量が不足しているときには、不足電力分に応じて稼働中のタスクを中断するとともに、中断したタスクを稼働していたサーバを停止し、今回停止するサーバ上のタスクを、今回は停止しないサーバの集合から検索された電力効率が良いサーバにマイグレーションすることを特徴とする
タスク管理方法。
The task management device includes a power generation amount collection section, a usage amount collection section, and a task control section,
The power generation amount collecting unit calculates the usable power amount of the server group based on the power amount obtained by subtracting the power usage amount to be stored in the battery from the power generation amount of the power supply unit which is a regenerative power generation plant,
The usage collection unit calculates the power usage of the server group,
When the available power amount is insufficient for the amount of power used even if the stored power of the battery is used as a backup power source , the task control unit suspends the running task according to the amount of power shortage. At the same time, the server that was running the interrupted task is stopped, and the task on the server to be stopped this time is migrated to a more power efficient server searched from a set of servers that will not be stopped this time. Management method.
コンピュータを、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のタスク管理装置として機能させるためのタスク管理プログラム。 A task management program for causing a computer to function as the task management device according to any one of claims 1 to 4.
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